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Der Füllgrad von Kaffeekapseln ist entscheidend dafür, dass die Qualität des Endproduktes stimmt. Eine Lösung von der Stange kam nicht in Frage; und so erfolgten Testreihen im unternehmenseigenen Technikum. (Bilder: Phish Photography – Fotolia und Gebr. Lödige Maschinenbau)

  • Ein Hersteller von Kaffeekapseln suchte eine Lösung, mit der er nicht nur prozesssicher, sondern auch wirtschaftliche produzieren kann. Sprich: Die einzelnen Arbeitsschritte bis hin zum Produktwechsel sollten keinen hohen Zeitaufwand verursachen.
  • Mit der gefundenen Systemlösung konnte der Maschinenbauer alle Anforderungen erfüllen. Noch dazu war der Misch-Kompaktor ohne hohen Aufwand in die bestehende Produktionslinie des Kunden zu integrieren.

Damit hier das Ergebnis stimmt, müssen Mischung und Schüttdichte des Produkts stimmen. Im Auftrag eines Kunden hat Gebrüder Lödige Maschinenbau daher einen speziellen Misch-Kompaktor entwickelt, der alle Anforderungen an den Herstellungsprozess erfüllt und komplett in die Produktionslinie integriert ist. Der Kunde, ein Lebensmittelunternehmen aus der Schweiz, veredelt, verpackt und vermarktet Waren aus der ganzen Welt. Ein Schwerpunkt ist dabei die Produktion von Kaffee-Kapseln für mehrere Systeme und in unterschiedlichen Varianten – mit Aroma oder entkoffeiniert. Auf der Suche nach einer neuen Lösung für das Mischen und Kompaktieren des Kaffees bat das Unternehmen den Maschinenbauer um Unterstützung. Denn das Verfahren muss eine Reihe besonderer Anforderungen erfüllen, um eine optimale Produktqualität zu ermöglichen.

Komplexe Anforderungen

Ein entscheidender Faktor für den Kaffeegenuss ist die Durchlaufzeit des Wassers in der Kaffeemaschine, die nur wenige Sekunden beträgt. In diesem kurzen Zeitraum muss das Wasser das Aroma und die Intensität des Kaffees aufnehmen. Hierbei spielt der richtige Füllgrad der Kapsel eine entscheidende Rolle, den der Betreiber wiederum über die Schüttdichte des Produkts einstellen kann. Die zu entwickelnde Maschine sollte also in der Lage sein, den Kaffee exakt auf das gewünschte Schüttgewicht zu verdichten – um so die Durchlaufzeiten stabil im Sollbereich zu halten und den Füllgrad der Kapsel zu reduzieren. Gefordert war eine Erhöhung der Schüttdichte um mehr als 10 % gegenüber der Ausgangs-Dichte. Eine weitere Anforderung bestand darin, den Kaffee direkt im Bearbeitungsbehälter des Kompaktors entsprechend der Rezeptparameter zu aromatisieren. Zudem war eine schnelle und einfache Reinigung der Maschine gefordert. So sollte die Stillstandzeiten bei Produktwechseln, beispielsweise nach dem Herstellen von entkoffeiniertem oder aromatisiertem Kaffee, möglichst kurz gehalten werden. Nicht zuletzt war für den Kunden entscheidend, dass die Temperatur des Kaffees während des Verarbeitungsprozesses in der Maschine konstant unter 40 °C bleibt, um Aromaverluste zu vermeiden.

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Die gelieferte Lösung umfasst neben dem Mischbehälter auch eine Container-Andockstation, Förderschnecken, Wägebehälter sowie Nachbehälter. (Bild: Gebr. Lödige Maschinenbau)

Wirtschaftlichkeit im Zentrum

Eine Maschine „von der Stange“ kam für die komplexe Aufgabe nicht in Frage. Daher machten sich die Experten des Maschinenbauers auf die Suche nach einer Lösung, die die Bedingungen des Kunden erfüllen sollte. So erfolgten im hauseigenen Technikum verschiedene Versuche. Dabei kristallisierte sich eine Lösung auf Basis des Mischgranulators MGT heraus. Hierbei handelt es sich um einen vertikales System zum Mischen und Granulieren von pharmazeutischen Pulvern und Granulaten, das darüber hinaus auch für ein breites Spektrum an Kosmetik- und Lebensmittelprodukten geeignet ist. Damit erfüllte der Mischer bereits die Anforderungen im Hinblick auf ein hygienegerechtes Design für den Einsatz in der Lebensmittelindustrie. Um den Mischer in der Kaffeeproduktion einsetzten zu können, waren allerdings einige Modifikationen nötig: In dem zylindrischen Mischbehälter rotiert mit geringem Abstand zu Behälterwand und -boden ein speziell entwickeltes Schwertwerkzeug, um die erforderliche Schüttdichte sowie eine homogene Mischgüte zu erreichen. Zum selben Zweck kam ein verstärkter, aber dennoch wirtschaftlich arbeitender Antrieb zum Einsatz. Zudem ist der Bearbeitungsbehälter mit einer Kühlvorrichtung ausgestattet, sodass das volle Aroma des Kaffeepulvers erhalten bleibt. Die Aromatisierung entsprechend der Rezeptparameter erfolgt direkt im Bearbeitungsbehälter des Misch-Kompaktors und kann sowohl manuell als auch automatisch erfolgen. Auf diese Weise benötigt die Maschine zum Mischen und Kompaktieren einer Charge Kaffeepulver lediglich 3 min. Und auch Produktwechsel lassen sich, wie gefordert, schnell realisieren: Denn die Anlage ist so ausgelegt, dass eine manuelle Trockenreinigung in kurzer Zeit möglich ist.

Integration in die Produktionslinie

Die gelieferte Lösung umfasst neben dem Mischbehälter auch eine Container-Andockstation, Förderschnecken, Wägebehälter sowie Nachbehälter. Das System konnte der Betreiber damit nahtlos in seine bestehende Produktionslinie integrieren. Der Ablauf gestaltet sich wie folgt: Vom Container aus transportieren flexible Schnecken das Kaffeepulver zum Wägebehälter. Erhält der ein entsprechendes Signal vom Misch-Kompaktor, befüllt er diesen mit einer neuen Charge Kaffee. Bereits während die Verdichtung des Kaffeepulvers im Misch-Kompaktor läuft, befüllt das System den Wägebehälter erneut. Das fertig gemischte und verdichtete Produkt aus dem Misch-Kompaktor lagert die Anlage in einem Puffertank und führt es der Kapselfüllmaschine von hier aus direkt zu. Sollte es in diesem komplexen Prozess zu Störungen kommen, kann das intelligente System, das über eine eigene Steuerung verfügt, diese umgehend identifizieren: Stockt der Prozess bei der Kapselfüllmaschine, meldet dies der im Puffertank installierte Füllstandssensor. Den Wägebehälter befüllt das System erst dann wieder, wenn der „Stau“ in der Produktionslinie behoben ist. Eine weitere Besonderheit ist, dass die Anlage alle Behälter mit Stickstoff spült, um eine einwandfreie Produktqualität zu ermöglichen. So lassen sich wirkungsvoll sogenannte „Off-flavours“, also als störend empfunden Geschmackseindrücke verhindern, die durch Oxidation entstehen können.

Fazit

Für Kapsel-Kaffee gilt: Der einfachen Handhabung geht ein anspruchsvoller Herstellungsprozess voraus, an dessen Ende ein geschmacklich einwandfreies Produkt stehen muss. Gleichzeitig spielt das Thema Wirtschaftlichkeit eine entscheidende Rolle für die Produzenten. Mit dem speziell für die Produktion von Kaffee-Kapseln entwickelten Misch-Kompaktor sowie den vor- und nachgelagerten Komponenten bietet der Maschinenbauer eine Lösung, die diese Ansprüche erfüllt: Die Maschine erreicht binnen weniger Minuten eine homogene Mischgüte bei optimaler Erhöhung der Schüttdichte. Zudem stellen das Kühlen des Misch-Kompaktors, das Spülen aller Behälter mit Stickstoff sowie das schnelle und unkomplizierte Reinigen ein optimales Aroma des Kaffeepulvers sicher. Dabei ermöglicht die Integration der Lösung in die Produktionslinie einen nahtlosen Herstellungsprozess.

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